Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 95.
W tabeli zestawiono właściwości fizyczne borowców.
| Nazwa pierwiastka | Ogólna konfiguracja elektronów walencyjnych w stanie podstawowym | Rozpowszechnienie w skorupie ziemskiej, % |
Gęstość, g · cm–3 |
Temperatura topnienia, K |
|---|---|---|---|---|
| bor | ns2np1 | 1,0 ⋅ 10−4 | 2,34 | 2570,00 |
| glin | 8,23 | 2,70 | 933,47 | |
| gal | 1,9 ⋅ 10−4 | 5,91 | 302,91 | |
| ind | 4,5 ⋅ 10−5 | 7,31 | 429,75 | |
| tal | 8,5 ⋅ 10−5 | 11,85 | 577,00 |
Większość pierwiastków 13. grupy układu okresowego stanowi mieszaninę 2 trwałych izotopów, np. tal występuje w przyrodzie w postaci 2 izotopów o masach równych 202,97 u i 204,97 u. Bor jest pierwiastkiem niemetalicznym, podczas gdy pozostałe pierwiastki tej grupy są metalami. Glin i tal mają typowe sieci metaliczne o najgęstszym ułożeniu atomów, gal i ind tworzą sieci rzadko spotykane u metali. Te różnice w strukturze powodują różnice w twardości i temperaturach topnienia. Glin jest kowalny i ciągliwy; gal jest twardy i kruchy, natomiast ind należy do najbardziej miękkich pierwiastków – daje się kroić nożem, podobnie jak tal. Elementarny bor wykazuje bardzo wysoką temperaturę topnienia, co jest spowodowane występowaniem w jego sieci przestrzennej silnych wiązań kowalencyjnych. Bor można otrzymać w reakcji redukcji tlenku boru metalicznym magnezem użytym w nadmiarze. Otrzymany tą metodą preparat zawiera 98% boru, natomiast 2% stanowią zanieczyszczenia takie, jak tlenek magnezu i nadmiar użytego do reakcji magnezu. Czysty krystaliczny bor można otrzymać między innymi przez rozkład termiczny jodku boru. Krystaliczny bor ma barwę czarnoszarą, wykazuje dużą twardość i jest złym przewodnikiem elektryczności; charakteryzuje się małą aktywnością chemiczną – nie działa na niego wrzący kwas solny ani kwas fluorowodorowy.
J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002, s. 202.
Napisz, stosując zapis pełny (uwzględniający rozmieszczenie elektronów na podpowłokach), konfigurację elektronową atomu galu w stanie podstawowym oraz określ przynależność tego pierwiastka do bloku energetycznego (konfiguracyjnego).
Rozwiązanie
Przykłady poprawnych odpowiedzi
Konfiguracja elektronowa:
1s22s22p63s23p64s23d104p1
lub 1s22s22p63s23p63d104s24p1
lub 1s22s2p63s2p64s23d104p1
lub 1s22s2p63s2p6d104s2p1
Przynależność do bloku konfiguracyjnego: p.
Wskazówki
Aby poprawnie rozwiązać zadanie musisz skorzystać z zestawu Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki i odszukać w zamieszczonym tam układzie okresowym pierwiastek gal. Czynność powinna być prosta do wykonania, szczególnie, że w informacji do zadań podano ogólną konfigurację elektronów walencyjnych borowców. Wskazuje ona grupę układu okresowego, do której należy gal (grupa 13.) oraz przynależność tego pierwiastka do bloku konfiguracyjnego (blok p, ogólna konfiguracja elektronów walencyjnych ns2np1). Trzeba więc odczytać położenie galu w układzie okresowym: grupa 13. i okres 4. i potwierdzić przynależność tego pierwiastka do bloku konfiguracyjnego p. Należy jeszcze tylko napisać pełną konfigurację atomu galu, uwzględniającą rozmieszczenie elektronów na wszystkich podpowłokach.
